電工電子技術實驗中的懶人鬧鐘設計

所屬分類：電子論文閱讀次時間：2019-01-15 10:29

本文摘要：這篇電子工程師論文發表了電工電子技術實驗中的懶人鬧鐘設計，本實驗基于數字電路理論采用了深入淺出，難度遞進的方法，向學生講解了數字鐘的原理及制作過程。更將數字鐘與紅外遙控器結合，提高了實驗的趣味性。【關鍵詞】電子工程師論文,數字電路數字鐘

　　這篇電子工程師論文發表了電工電子技術實驗中的懶人鬧鐘設計，本實驗基于數字電路理論采用了深入淺出，難度遞進的方法，向學生講解了數字鐘的原理及制作過程。更將數字鐘與紅外遙控器結合，提高了實驗的趣味性。

　　【關鍵詞】電子工程師論文,數字電路數字鐘紅外遙控

電子工程師論文

　　1.實驗內容與任務

　　實驗任務：根據所學知識，設計并制作一個多功能數字時鐘。

　　基礎要求： (1)準確顯示時間：實現60秒、60分、24小時的計數、譯碼、顯示。(2)手動對時、分的校對，要求按下校時、校分按鈕(或開關)時，時計數器或分計數器以每秒加一的速度循環計數。

　　擴展要求：(1)具有整點報時功能。每到整點的前十秒即發出報時信號，且報時信號能持續一定的時間。(2)定點報時，實現鬧鐘功能。

　　創新要求：(1)利用NE555集成芯片制作一紅外遙控器的發射端，繪制原理圖并用仿真軟件Multisim進行仿真。(2)制作并焊接數字鐘及紅外遙控器發射端的硬件電路。(3)利用紅外遙控器實現一鍵關閉鬧鐘的止鬧效果。(4)在滿足基礎要求、擴展要求的基礎上自主開發設計其它功能。

　　2.實驗過程及要求

　　a.課前準備

　　(1)查閱資料掌握數字鐘的工作原理。(2)完成實驗預習系統中的相關內容。(3)復習組合邏輯電路和計數譯碼電路的相關知識，盡可能地查找滿足實驗要求的實驗器材。

　　b.實驗過程

　　教師講解整體項目功能并組織學生針對整體項目劃分和各子項目實現方法分組討論，包括任務討論和方案可行性分析。

　　(1)在Multisim中繪制自己設計的電路仿真圖并測試其可行性。(2)在數字實驗箱上搭建電路并記錄運行結果。(3)制作并焊接硬件電路。

　　學生采用全英文完成報告撰寫，并通過分組演講、答辯，學習交流不同解決方案的優缺點。

　　3.實驗教學與指導

　　本實驗設計的是一個比較完整的系統，需要學習研究相關原理，設計方案并進行論證，再進元件選擇、系統仿真、硬件制作、調試測試、實驗總結等過程。在實驗教學中，應在以下幾個方面加強對學生的引導：

　　(1)將系統分解成若干個子項目，明確每個子項目的功能、各項目之間的連接關系等。構建總體方案與框圖，清晰地表示系統的工作原理。(2)講解由555電路構成多諧振蕩器的原理。

　　(3)講解紅外遙控器的基本工作原理。(4)復習由門電路構成一般控制電路的方法。(5)復習計數器的相關知識點，講解不同類型計數器件構成不同進制數器的工作方法。引導學生用不同的集成芯片制作數字鐘。(6)復習Multisim的操作特點。(7)向學生介紹制作硬件電路的一些基本注意事項。(8)在實驗完成后，組織學生以項目演講、作品展示、答辯、評講的形式進行交流，了解不同解決方案及其特點，引導學生拓寬知識面。

　　4.實驗原理及方案

　　數字鐘可以被拆解為：秒脈沖發生電路，時、分、秒計數譯碼顯示電路、時間校準電路、整點報時電路、定點報時電路、紅外遙控電路共六個部分。

　　(1)秒脈沖發生電路。這部分是數字鐘的核心部分，它的精度和穩度決定了數字鐘的質量，通常用晶體振蕩器作為震蕩源，經過整形，分頻后獲得周期為1s的“秒”脈沖信號。在精度要求不高時可由邏輯門電路或555定時器構成秒脈沖發生器。

　　(2)時、分、秒計數譯碼顯示電路。這部分電路包含兩個六十進制計數器和一個二十四進制計數器以及相應的譯碼顯示電路。“秒”脈沖信號經過第一個計數器進行60分頻后，得到“分”脈沖，“分”脈沖再經過60分頻后，得到“小時”脈沖。時、分、秒各級計數器經譯碼顯示后，即可讀出時間。

　　(3)時間校準電路。這部分電路包括校“時”，和校“分”電路，兩個電路完全相同，每個電路均由一個基本RS觸發器和由三個與非門構成的2選1電路組成，當按下校準按鈕時，秒脈沖信號可直接進入時計數器或分計數器，以實現快速校準時間的功能。

　　(4)整點報時電路。根據要求，電路應該在整點前10秒之內開始整點報時，當時間在59分50秒到59分59秒期間時，分十位、分個位和秒十位均保持不變，分別為5、9和5，因此可將分計數器十位的QC和QA 、個位的QD和QA及秒計數器十位的QC和QA相遇，從而產生報時控制信號。學生也可用其他方式達到整點報時的效果。

　　(5)定點報時電路(鬧鐘功能)。添加鬧鐘功能，即需要添加一個和原本電路相比較的時間(所設定鬧鈴的時間)，將兩者對比，輸出結果，觸發發聲，即實現鬧鐘功能。可用74LS85等芯片達到比較器的效果。

　　(6)紅外遙控電路。紅外信號發射電路：采用555定時器搭建多諧振蕩器產生方波脈沖信號。具體接法：NE555定時器的輸出端接一個電阻分壓限流，然后再接上紅外發光二極管。在這個電路中，需要用到的原件很少，且電路簡單便于調試。紅外信號接收電路：采用集成萬能紅外信號接收器，和數字鐘蜂鳴器中間以一開關鍵相接，接收信號，并產生一鍵止鬧的懶人鬧鐘效果。

　　5.項目特色或創新

　　本實驗采用了數字電路實驗的一個經典案例，綜合了數字電子技術和模擬電子技術等理論課程基礎知識。通過學生自主設計電路，自主選擇元器件并且借助Multisim軟件進行仿真，在項目實現上有多種解決方案。本實驗在傳統實驗的基礎上加入了紅外線遙控器等新型元素，使其更有趣味性，豐富了學生的知識面。

　　鼓勵學生用全英文書寫報告并演講答辯旨在為他們以后的科研道路，例如：查閱國外文獻或出國讀研讀博，打下良好的基礎。

　　參考文獻：

　　[1]陳俊杰.對秦曾煌主編《電工學》上冊的兩點商榷[J]. 電氣電子教學學報， 1993(4)：66.

　　推薦閱讀：《航空電子技術》(季刊)創刊于1970年，由中國航空無線電電子研究所主辦。主要刊載有關航空電子領域的新技術、新研究與發展趨勢方面文章。